電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控研究

高雅潔趙 洲（. 國(guó)網(wǎng)冀北張家口供電公司 . 國(guó)網(wǎng)新源張家口風(fēng)光儲(chǔ)示范電站有限公司）

電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控研究

高雅潔1趙 洲2
（1. 國(guó)網(wǎng)冀北張家口供電公司 2. 國(guó)網(wǎng)新源張家口風(fēng)光儲(chǔ)示范電站有限公司）

摘 要：電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)管控體系的應(yīng)用研究，對(duì)于現(xiàn)代電力傳輸中安全調(diào)度的意義不言而喻，而對(duì)于設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)研究和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域的探究是電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)管控體系的應(yīng)用研究的基礎(chǔ)，更是其重中之重。本文分析了電力設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)研究、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域研究與電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)管控體系的分析在現(xiàn)代電力的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)運(yùn)行；風(fēng)險(xiǎn)研究；電力；應(yīng)用；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

0　引言

風(fēng)險(xiǎn)研究以及管控研究在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，特別是在國(guó)家的戰(zhàn)略領(lǐng)域方面?，F(xiàn)代電力的應(yīng)用對(duì)于國(guó)家的穩(wěn)定與安全有著重要的作用，風(fēng)險(xiǎn)研究以及管控研究對(duì)于現(xiàn)代電力的應(yīng)用也越來越重要，現(xiàn)在已初步形成了研究體系。

由于電力傳輸過程中的不穩(wěn)定因素太多，并且有很多不確定因素，所以電力運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)研究以及管控研究能夠極大地減少電力運(yùn)行的安全隱患，減少生產(chǎn)生活中因?yàn)殡娏\(yùn)行不安全因素造成的經(jīng)濟(jì)損失。

IBM公司、中國(guó)南方電網(wǎng)公司等對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)研究以及管控研究應(yīng)用都有了實(shí)質(zhì)的進(jìn)展，對(duì)電力的安全與智能傳輸應(yīng)用起到了重要作用。

1　電網(wǎng)設(shè)備重要度評(píng)估與排序方法研究

1.1 相關(guān)模型簡(jiǎn)介

很多電力事故表明，電網(wǎng)運(yùn)行過程中依然存在很多薄弱環(huán)節(jié)，再加上電網(wǎng)運(yùn)行中的不確定因素較多，所以管控識(shí)別薄弱設(shè)備，消除在薄弱系統(tǒng)上存在的問題而造成的電力安全事故是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管控的意義所在。

1.1.1 三狀態(tài)天氣模型

電力系統(tǒng)設(shè)備暴露在戶外環(huán)境下，所以用三狀態(tài)天氣模型反映天氣對(duì)于電力設(shè)備的影響式中，λavg為元件年平均故障率；Pn為正常天氣穩(wěn)態(tài)概率；Pa為惡劣天氣穩(wěn)態(tài)概率；Pm為極端惡劣天氣穩(wěn)態(tài)概率；Fb為不良天氣下設(shè)備發(fā)生故障的概率；Fm為不良天氣下，極端惡劣天氣的概率。

若設(shè)備存在正常和故障狀態(tài)，則在Δt時(shí)間段內(nèi)，設(shè)備發(fā)生故障的次數(shù)可以近似地用泊松分布表示，t0時(shí)刻正常，t0+Δt時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)故障可以表示為式中，λi為元件年故障率；Δt為時(shí)間間隔。

所以，可以得出在t0+Δt時(shí)刻，某一故障的概率為式中，E為這一事故發(fā)生下，電力系統(tǒng)的狀態(tài)；D為出現(xiàn)故障的設(shè)備；U為出現(xiàn)故障的設(shè)備。

1.1.2 風(fēng)險(xiǎn)追蹤模型

風(fēng)險(xiǎn)追蹤模型要遵循以下原則：

1）失效責(zé)任原則。主要是說明某一設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，如果其他設(shè)備因?yàn)檫@個(gè)設(shè)備損壞，或者未工作，則其他設(shè)備造成的問題也按這個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問題考慮。

2）責(zé)任分配原則。系統(tǒng)中所有設(shè)備均是相同地位，不考慮設(shè)備的主次差別，一旦設(shè)備損壞，即按照一個(gè)設(shè)備處理。

式（6）為單個(gè)元件對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的影響大小，可以通過量化得出。

2　電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)介紹

現(xiàn)有電網(wǎng)所提供的功能不能滿足現(xiàn)有需求，為了可以讓電力調(diào)度在運(yùn)行上和控制上能夠更加得心應(yīng)手，電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控應(yīng)運(yùn)而生。它能夠評(píng)估與管控在電力調(diào)度方面產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于現(xiàn)在用電安全有很重要的意義，可以很大程度上將外部環(huán)境對(duì)于電力調(diào)度過程中產(chǎn)生的問題在調(diào)度前進(jìn)行評(píng)估時(shí)加以分析和解決。完善在電力調(diào)度過程中存在的問題，使我們?cè)谟秒姲踩c智能管控上更進(jìn)一步。

2.2 電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)工作流程

電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際供電系統(tǒng)中，必須保證系統(tǒng)的實(shí)用性，為電力調(diào)度中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管控把關(guān)，使電力調(diào)度中出現(xiàn)的問題可以最大化地減少。主要包含以下流程：

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管控的前提條件，能夠識(shí)別電力調(diào)度過程中的風(fēng)險(xiǎn)，這樣能夠很大程度地避免調(diào)度過程中的風(fēng)險(xiǎn)，然后加以控制。所以風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要分為分析評(píng)估、評(píng)級(jí)預(yù)警、分析風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景和風(fēng)險(xiǎn)源等。

1）分析評(píng)估主要是對(duì)識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行初步分析，以便將分析的結(jié)果分類，這樣能夠解決實(shí)際問題，對(duì)后面的評(píng)級(jí)預(yù)警起到很重要的作用。

2）評(píng)級(jí)預(yù)警在分析評(píng)估的基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中所產(chǎn)生的實(shí)際問題進(jìn)行分級(jí)，以便能夠根據(jù)問題的大小，制定切實(shí)可行的解決方案，避免人力和物質(zhì)的浪費(fèi)，是智能化管控電網(wǎng)運(yùn)行的重要步驟。

3）分析風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景與風(fēng)險(xiǎn)源，這樣能夠從根本上解決電力運(yùn)行過程中的問題，為制定解決方案與實(shí)際調(diào)度過程決策階段提供參考，從源頭上控制與減少電力調(diào)度前的風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)于電網(wǎng)鋪設(shè)前的設(shè)計(jì)與決策有重要的作用。

風(fēng)險(xiǎn)控制。在對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)級(jí)與分析過風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景與風(fēng)險(xiǎn)源后，可以以此為根據(jù)進(jìn)行理論上的風(fēng)險(xiǎn)控制與解決問題方案的分析研究，在控制風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，以避免為主，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制，如果避免風(fēng)險(xiǎn)成本大于解決風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的問題，則制定相應(yīng)的預(yù)警方案，解決方案。

決策。在完成以上環(huán)節(jié)后，可以根據(jù)實(shí)際需要，優(yōu)化減小風(fēng)險(xiǎn)源，修訂計(jì)劃，然后對(duì)整體方案進(jìn)行決策，分析整體方案的實(shí)際成本與風(fēng)險(xiǎn)成本，制定切實(shí)可行的方案。

2.3 電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)軟件框架設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)軟件是本項(xiàng)工作中最重要的因素，這對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的實(shí)現(xiàn)與管控有著重要的意義，

設(shè)計(jì)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)軟件要基于實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，符合自動(dòng)化與智能化的趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)功能化與實(shí)用化。

SOA框架是一種軟件體系結(jié)構(gòu)，具有很多優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)的要求，將軟件功能模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便標(biāo)準(zhǔn)化與統(tǒng)一化的管理優(yōu)化，易于維護(hù)管理。

2.4 電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)主要是為在電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景以及風(fēng)險(xiǎn)源的確定，同時(shí)能夠?qū)╇娺M(jìn)行調(diào)控和控制，這樣就需要在滿足以上條件的同時(shí)，在自動(dòng)化和智能化上有較高的程度，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別評(píng)估，并跟蹤定位。自動(dòng)化與智能化也是現(xiàn)代電網(wǎng)運(yùn)行的趨勢(shì)，能夠很大程度上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控，提高工作效率。

要實(shí)現(xiàn)以上功能，就需要做好風(fēng)險(xiǎn)信息的整合與風(fēng)險(xiǎn)規(guī)則知識(shí)庫(kù)的定制工作。

風(fēng)險(xiǎn)信息的整合與風(fēng)險(xiǎn)規(guī)則知識(shí)庫(kù)的定制有利于對(duì)風(fēng)險(xiǎn)信息進(jìn)行記錄與分析，以便于進(jìn)行控制與解決，同時(shí)還能為電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化提供參考，為以后電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化做基礎(chǔ)。

3　風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與作用

3.1 數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)管理

根據(jù)系統(tǒng)信息收集模塊收集的風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)，與已知風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)的輸入，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析與管理。主要包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：在對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，實(shí)際發(fā)生與分析風(fēng)險(xiǎn)源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

歷史數(shù)據(jù)：對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，對(duì)實(shí)時(shí)信息儲(chǔ)存，整合分析后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

在對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與整合之后，通過一定的分析歸納，利用數(shù)學(xué)模型的方法，可以通過圖形與表格的方式表現(xiàn)出來，這樣有利于對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行綜合分析，從而優(yōu)化軟件的整合流程。

將以上實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)以及整合出的圖形數(shù)據(jù)表格統(tǒng)一整理在電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)的平臺(tái)上，利于提取分析和利用，提高工作效率。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)的系統(tǒng)應(yīng)用功能

電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)的系統(tǒng)應(yīng)用功能主要由信息采集、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)控制、風(fēng)險(xiǎn)源跟蹤等模塊組成。

信息采集：根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)使用過程中運(yùn)行信息進(jìn)行采集和儲(chǔ)存，為風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別提供數(shù)據(jù)。

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別：對(duì)信息采集過程中采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析識(shí)別，對(duì)能夠造成設(shè)備損壞，或者系統(tǒng)不能正常工作的信息進(jìn)行識(shí)別，為風(fēng)險(xiǎn)分析做鋪墊。

風(fēng)險(xiǎn)分析：對(duì)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別環(huán)節(jié)識(shí)別到的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，分析設(shè)備損壞造成的原因，或者系統(tǒng)不能正常工作的原因，并進(jìn)行分級(jí)。

風(fēng)險(xiǎn)源跟蹤：對(duì)造成損壞或者不能正常工作的設(shè)備進(jìn)行跟蹤。

風(fēng)險(xiǎn)控制：對(duì)分級(jí)風(fēng)險(xiǎn)提供相應(yīng)的措施進(jìn)行控制，對(duì)追蹤到的不能正常工作的設(shè)備進(jìn)行提醒與預(yù)警，以便采取不同的措施進(jìn)行完善和修復(fù)。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

電網(wǎng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，在對(duì)信息進(jìn)行處理后，需要設(shè)計(jì)一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，確保能夠方便地提取數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，這也是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化所必要的。在數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要保證數(shù)據(jù)庫(kù)能夠隨時(shí)快速運(yùn)行，以便系統(tǒng)能夠快速讀取與處理，保證電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)的流暢性。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可以按需求分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、規(guī)則數(shù)據(jù)等。

3.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)

在電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足簡(jiǎn)單、一體化的人機(jī)界面。主要包括網(wǎng)頁(yè)界面與桌面程序界面。

1）網(wǎng)頁(yè)界面：網(wǎng)頁(yè)界面應(yīng)該支持在電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)中全部的外在功能，方便操作。在對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，輸入數(shù)據(jù)操作簡(jiǎn)單，畫面明了，輸出數(shù)據(jù)全面。同時(shí)易于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行系數(shù)設(shè)置，還易于維護(hù)。

2）桌面程序界面：桌面程序應(yīng)該易于進(jìn)行登錄和對(duì)系統(tǒng)用戶進(jìn)行管理。

4　結(jié)束語

現(xiàn)代電力運(yùn)行的現(xiàn)代化與智能化是一種發(fā)展趨勢(shì)，從研究意義上來說，對(duì)于我國(guó)乃至世界都有很重要的意義。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控的研究現(xiàn)狀較之前取得了很大的進(jìn)步，在電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控對(duì)于現(xiàn)代智能化、自動(dòng)化電網(wǎng)控制運(yùn)行的利用上也邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐，但不可否認(rèn)的是，我國(guó)對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控的研究相比較于發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的差距。

本文主要從電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控的研究意義，以及對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用出發(fā)，利用三狀態(tài)天氣模型以及風(fēng)險(xiǎn)追蹤模型，說明電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控的工作原理。通過對(duì)信息采集、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)控制、風(fēng)險(xiǎn)源跟蹤等模塊的功能介紹闡述了電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控的工作流程。

電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控的研究對(duì)于未來電網(wǎng)的安全與智能化有著重要的意義，數(shù)據(jù)的采集，軟件的開發(fā)都對(duì)未來電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管控的研究有著重要的意義。

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收稿日期：（2015-06-01）